KR20120026922A - 표시장치 - Google Patents

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KR20120026922A
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이준희
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Abstract

본발명은, 좌안 영상 및 우안 영상을 표시하는 표시패널과; 상기 표시패널 상부에 형성되는 편광필름과; 상기 편광필름 상부에 형성되어, 상기 좌안 영상을 제 1 편광상태가 되도록 하는 좌안 영역과, 상기 우안 영상을 제 2 편광상태가 되도록 하는 우안 영역을 포함하는 패턴드 리타더와; 상기 좌안 영상 및 우안 영상을 선택적으로 통과시키고, 좌안 및 우안 안경위상차필름과, 상기 좌안 및 우안 안경위상차필름에 각각 대응되는 좌안 및 우안 안경편광필름을 포함하는 편광안경을 포함하고, 상기 패턴드 리타더 및 안경위상차필름의 파장분산성은 서로 반대인 표시장치를 제공한다.

Description

표시장치{display device}
본발명은 표시장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 입체영상을 표시하기 위한 표시장치에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 화상을 표시하기 위한 표시장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있으며, 근래에는 액정표시장치(LCD : liquid crystal display), 플라즈마표시장치(PDP : plasma display panel), 유기전계발광소자 (OLED : organic light emitting diode)와 같은 여러가지 표시장치(display device)가 활용되고 있다.
최근에는, 표시장치는 시공간을 초월하여 입체적으로 보고 느끼고 즐기는 3차원(3D) 영상을 제공하고 있다.
표시장치는, 3차원 영상을 제공하기 위하여 예를 들면 패턴드 리타더(patterned retarder)가 접착 된 표시패널과, 안경위상차필름이 접착 된 특수안경인 편광안경을 포함할 수 있다. 이를 통하여, 관찰자는 좌안영상과 우안영상을 분리하여 보게 되는 바, 3차원 입체 영상을 느낄 수 있게 된다.
도 1은 종래의 표시장치의 정면에서의 화이트 상태 및 블랙 상태의 광경로를 도시한 도면이고, 도 2는 종래의 표시장치의 측면(θ=60도, φ=45도)에서의 화이트 상태 및 블랙 상태의 광경로를 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 패턴드 리타더와 편광안경을 이용하는 방식의 표시장치에서는, 화이트(white) 및 블랙(black) 상태를 표현하고자 할 때 컬러 쉬프트(color shift) 현상과, 표시패널의 측면에서 빛샘(light leakage) 현상이 발생하는 문제점이 있다.
즉, 도 1의 화이트 상태의 경우, 적, 녹, 청색광은, 최초 표시패널로부터 출사된 상태(1)에서는 실질적으로 서로 동일한 위상을 가져서 Poincare 구의 한 지점에 모여있다가, 패턴드 리타더를 통과한 상태(2)에서는 파장에 따라 위상차가 발생하여 세 지점으로 분리되고, 최종적으로 편광안경의 안경위상차 필름을 통과한 을 통과한 상태(3)에서는 위상차가 더 증가하여 Poincare 구의 더 이격된 세 지점으로 분리되어, 편광안경의 편광판을 완전히 통과하지 못하고 컬러 쉬프트 현상이 발생한다.
그리고, 블랙 상태의 경우, 적, 녹, 청색광은, 최초 표시패널로부터 출사된 상태(1)에서는 실질적으로 서로 동일한 위상을 가져서 Poincare 구의 한 지점에 모여있다가, 패턴드 리타더를 통과한 상태(2)에서는 파장에 따라 위상차가 발생하여 세 지점으로 분리되고, 최종적으로 편광안경의 안경위상차 필름을 통과한 상태(3)에서는 위상차가 더 증가하여 Poincare 구의 더 이격된 세 지점으로 분리되어, 편광안경의 편광판에 완전히 흡수되지 못하고 빛샘 현상이 발생한다.
마찬가지로, 도 2의 화이트 상태 및 블랙 상태에서도 컬러 쉬프트 및 빛샘 현상이 발생한다.
이는, 적, 녹 청색 광의 파장이 다름에도 불구하고, 패턴드 리타더와 안경위상차필름 설계시 녹색을 기준(550nm)으로 λ/4(137.5nm) 값 정도로 설정해주기 때문이다.
또한, 컬러 쉬프트 현상과 빛샘 현상은 패턴드 리타더와 안경위상차필름을 동일한 재질로 설계 할 경우, 더욱 심하게 나타나는 문제점이 있다.
본발명은, 입체영상의 화이트 및 블랙 상태시에 발생하는 컬러 쉬프트 현상과 빛샘 현상을 개선하는데 그 과제가 있다.
전술한 바와 같은 과제를 달성하기 위해, 본발명은, 좌안 영상 및 우안 영상을 표시하는 표시패널과; 상기 표시패널 상부에 형성되는 편광필름과; 상기 편광필름 상부에 형성되어, 상기 좌안 영상을 제 1 편광상태가 되도록 하는 좌안 영역과, 상기 우안 영상을 제 2 편광상태가 되도록 하는 우안 영역을 포함하는 패턴드 리타더와; 상기 좌안 영상 및 우안 영상을 선택적으로 통과시키고, 좌안 및 우안 안경위상차필름과, 상기 좌안 및 우안 안경위상차필름에 각각 대응되는 좌안 및 우안 안경편광필름을 포함하는 편광안경을 포함하고, 상기 패턴드 리타더 및 안경위상차필름의 파장분산성은 서로 반대인 표시장치를 제공한다.
여기에서, 상기 편광필름 및 안경편광필름의 흡수축은 서로 수직이고, 상기 패턴드 리타더의상기 좌안 및 우안영역은 정분산과 역분산의 파장 분산성을 교대로 가지고, 상기 좌안 및 우안 안경위상차필름은 정분산과 역분산의 파장 분산성을 하나씩 가진다.
또한, 상기 패턴드 리타더의 상기 좌안 영역의 광흡수축은 수평방향을 기준으로 45도이고, 상기 패턴드 리타더의 상기 우안 영역의 광흡수축은 상기 수평방향을 기준으로 135도이고, 상기 좌안 안경위상차필름의 광흡수축은 상기 수평방향을 기준으로 135도이고, 상기 우안 안경위상차필름의 광흡수축은 상기 수평방향을 기준으로 45도이다.
또한, 상기 좌안 안경위상차필름의 파장 분산성은 상기 패턴드 리타더의 상기 좌안 영역의 파장 분산성과 반대이고, 상기 우안 안경위상차필름의 파장 분산성은 상기 패턴드 리타더의 상기우안 영역의 파장 분산성과 반대이다.
또 다른 실시예로서, 상기 편광필름 및 안경편광필름의 흡수축은 서로 평행하고, 상기 패턴드 리타더의 상기 좌안 및 우안 영역은 정분산과 역분산의 파장 분산성을 교대로 가지고, 상기 좌안 및 우안 안경위상차필름은 정분산과 역분산의 파장 분산성을 하나씩 가지는 표시장치를 제공한다.
여기에서, 상기 패턴드 리타더의 상기 좌안 영역의 광흡수축은 수평방향을 기준으로 45도이고, 상기 패턴드 리타더의 상기 우안 영역의 광흡수축은 상기 수평방향을 기준으로 135도이고, 상기 좌안 안경위상차필름의 광흡수축은 상기 수평방향을 기준으로 45도이고, 상기 우안 안경위상차필름의 광흡수축은 상기 수평방향을 기준으로 135도이다.
또한, 상기 좌안 안경위상차필름의 파장 분산성은 상기 패턴드 리타더의 상기 좌안 영역의 파장 분산성과 동일하고, 상기 우안 안경위상차필름의 분산성은 상기 패턴드 리타더의 상기우안 영역의 파장 분산성과 동일하다.
또한, 상기 패턴드 리타더의 상기 좌안 및 우안 영역은 양성A-플레이트로 이루어지고, 상기 좌안 및 우안 안경위상차필름은 음성A-플레이트로 이루어진다.
본발명에 따른 표시장치는, 입체영상의 화이트 및 블랙 상태시에 발생하는 컬러 쉬프트 현상과 빛샘 현상을 개선하는 효과를 제공한다.
이에 따라, 표시장치의 화질을 개선하는 효과를 제공한다.
도 1 및 도 2는, 종래 표시장치의 광경로를 개략적으로 도시한 도면.
도 3은, 본발명의 실시예에 따른 표시장치를 개략적으로 도시한 도면.
도 4a는, 본발명의 실시예에 따른 양성A-플레이트의 구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 4b는, 본발명의 실시예에 따른 음성A-플레이트의 구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 5는, 양성A-플레이트의 정/역분산의 파장 분산성을 나타낸 그래프.
도 6은, 본발명의 제 1 실시예에 따른 표시패널을 개략적으로 도시한 도면.
도 7는, 본발명의 제 1 실시예에 따른 편광안경을 개략적으로 도시한 도면.
도 8은, 본발명의 제 2 실시예에 따른 표시패널을 개략적으로 도시한 도면.
도 9는, 본발명의 제 2 실시예에 따른 편광안경을 개략적으로 도시한 도면.
도 10 및 도 11은 본발명의 제 1 실시예에 따른 광경로를 개략적으로 도시한 도면.
도 12 및 도 13은 본발명의 제 2 실시예에 따른 광경로를 개략적으로 도시한 도면.
이하, 도면을 참조하여 본발명의 실시예를 설명한다.
도 3은 본발명의 실시예에 따른 입체영상 구동소자를 개략적으로 도시한 도면이다.
도시한 바와 같이, 본발명의 실시예에 따른 표시장치는, 표시패널(200)과, 편광필름(210)과, 패턴드 리타더(220)와, 편광안경(300)을 포함한다.
여기에서, 편광필름(210)과, 패턴드 리타더(220)와, 편광안경(300)은 입체영상 구동소자로서 이용된다.
표시패널(200)은, CRT(cathode ray tube), 플라즈마표시패널(plasma display panel : PDP), 액정패널(liquid crystal display panel), 유기전계발광패널(organic electro-luminescence panel) 등이 이용될 수 있다.
이하, 설명의 편의를 위하여 액정패널(200)을 예를 들어 설명한다.
액정패널(200)은, 서로 마주하는 두 개의 기판, 예를 들면 어레이기판과 대향기판과 이들 두 기판 사이에 위치하는 액정층을 포함한다.
액정패널(200)의 어레이기판에는, 제 1 방향을 따라 연장된 다수의 게이트배선과, 제 2 방향을 따라 연장된 다수의 데이터배선이 교차하여, 매트릭스(matrix) 형태로 배치된 다수의 화소가 정의된다.
각 화소에는, 게이트배선 및 데이터배선과 연결된 스위칭박막트랜지스터가 형성되어 있다. 스위칭박막트랜지스터는 화소전극과 연결되어 있다. 한편, 화소전극에 대응하여 공통전극이 형성된다. 화소전극에 데이터전압이 인가되고, 공통전극에 공통전압이 인가되면, 이들 사이에 전계가 형성되어 액정을 구도하게 된다. 화소전극과 공통전극 그리고 이들 전극 사이에 위치하는 액정은 액정커패시터를 구성하게 된다.
여기에서, 공통전극은 TN(twisted nematic) 모드와 VA(vertical alignment) 모드와 같은 수직전계 구동방식에서는 대향기판 상에 형성되며, IPS(in plane switching) 모드와 FFS(fringe field switching) 모드와 같은 수평전계 구동방식에서는 화소전극과 함께 어레이기판 상에 형성된다.
한편, 각 화소에는, 스토리지커패시터가 더욱 구성되며, 이는 화소전극에 인가된 데이터전압을 다음 프레임까지 저장하는 역할을 하게 된다.
액정패널(200)의 대향기판에는, 각 화소에 대응되는 예를 들면, 레드, 그린, 블루 컬러의 컬러필터(color filter)와, 블랙매트릭스(black matrix)가 형성된다.
여기에서, 도시하지는 않았으나, 어레이기판의 배면(백라이트와 대면하는 부분)에는 편광필름이 부착되고, 액정층과 접하는 부분에는 배향막이 형성된다. 또한, 대향기판의 전면(패턴드 리타더(220)와 대면하는 부분)에는 편광필름(210)이 부착되고, 액정층과 접하는 부분에는 배향막이 형성된다.
또한, 액정패널(200)에는, 좌안 영상(L)과 우안 영상(R)이 행라인 단위로 교대로 표시된다. 즉, 좌안 영상(L)과 우안 영상(R)이 라인 바이 라인(line by line) 형태로 교대로 표시된다. 구체적으로 예를 들면, 액정패널(200)의 홀수 번째 행라인에 좌안 영상(L)이 표시된다면, 짝수 번째 행라인에는 우안 영상(R)이 표시된다.
편광필름(210)은, 액정패널(200)의 액정층을 투과하여 입사되는 빛에서 특정 선편광만을 투과시킨다. 즉, 편광필름(210)은, 검광자(analyzer) 역할을 하게 된다. 여기서, 편광필름(210)은, 액정패널(200)의 대향기판과 패턴드 리타더(220) 사이에서 액정패널(200)의 대향기판과 패턴드 리타더(220)에 접착된다.
패턴드 리타더(220)는, 편광분할 광학매체로서 이용된다. 화소, 행, 또는 열 단위로 2개의 서로 다른 편광 방향을 갖도록 편광필름(210)으로부터 출사되는 선편광을 변조하는 광학수단으로 기능한다.
예를 들어, 패턴드 리타더(220)의 위상지연(retardation)을 1/4파장(quarter wave: λ/4)으로 하여 표시장치의 편광필름(210)로부터 출사되는 선편광의 편광방향과 각각 +45도 및 -45(+135)도로 배치한다. 이에 따라, 선편광은 각각 좌원편광(left circular polarization: LCP) 및 우원편광(right circular polarization: RCP)으로 변조된다.
본발명의 실시예에서는 행라인 단위로 2개의 서로 다른 편광 방향을 갖도록 편광필름(210)으로부터 출사되는 선편광을 변조한다. 구체적으로 예를 들면, 홀수 번째 행라인에는 좌원편광을 갖도록 하고, 짝수 번째 행라인에는 우원편광을 갖도록 한다.
즉, 패턴드 리타더(220)는, 편광필름(210) 상부에 형성되어, 좌안 영상(L)을 제 1 편광상태가 되도록 하는 좌안 영역과, 우안 영상(R)을 제 2 편광상태가 되도록 하는 우안 영역을 포함한다.
또한, 패턴드 리타더(220)의 제조에는,반응성 액정단량체(reactive mesogens: RM)를 기판에 코팅(coating)하고, 서로 다른 광축을 갖도록 패턴을 배향 시킨 후, 광가교 시켜서 액정 고분자 필름으로 만드는 패턴배향 방식이 사용된다.
여기서, 반응성 액정단량체가 코팅되는 기판은 유리 또는 필름 재질의 기판이 사용될 수 있다.
본발명의 실시예에서는 필름 재질의 기판을 사용하는 필름 패턴드 리타더(film patterned retarder : FPR)가 사용될 수 있다.
편광안경(300)은, 액정패널(200)에 표시된 영상을 입체영상으로 느끼도록 하는 역할을 한다. 구체적으로 설명하면, 편광안경(300)의 좌안경은 예를 들면 좌원편광(또는 우원편광)만을 통과시키고, 우안경은 예를 들면 우원편광(또는 좌원편광)만을 통과시킨다.
이에 따라, 편광 안경(300)을 착용한 관찰자는 예를 들면 좌안으로 좌안 영상만을 보게 되고, 우안으로 우안 영상만을 보게 되어 액정패널(200)에 표시된 영상을 입체영상으로 느끼게 된다.
이를 위해서, 편광안경(300)은, 안경편광필름(310)과 안경위상차필름(320)을 포함할 수 있다.
안경위상차필름(320)은, 액정패널(200)의 패턴드 리타더(220)로부터 출사되는 빛에서 특정 선편광만을 투과시킨다. 즉, 안경위상차필름(320)은, 검광자 역할을 하게 된다.
안경편광필름(310)은, 편광분할 광학매체로서 이용된다. 즉, 안경위상차필름(320)으로부터 출사되는 선편광을 좌안과 우안에 서로 다른 편광 방향을 갖도록 변조하는 광학수단으로 기능한다.
즉, 편광안경(300)은, 좌안 영상(L) 및 우안 영상(R)을 선택적으로 통과시키고, 좌안 및 우안 안경위상차필름(320)과, 좌안 및 우안 안경위상차필름(320)에 각각 대응되는 좌안 및 우안 안경편광필름(310)을 포함한다.
백라이트(미도시)는, 빛을 액정패널(200)에 공급하는 역할을 하게 된다. 백라이트로서, 냉음극관형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp : CCFL), 외부전극형광램프(External Electrode Fluorescent Lamp : EEFL), 발광다이오드(Light Emitting Diode : LED) 등이 사용될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본발명의 실시예에 따른 패턴드 리타더(220)와 안경위상차필름(320)은 편광 분할 및 변조 광학매체로서 이용된다. 즉, 보상필름의 기능을 가지고 있다.
이하, 도 3a 내지 도 4b를 참조하여, 본발명의 실시예에 따른 보상필름에 대해서 설명한다.
본발명의 실시예에 따른 패턴드 리타더(220) 및 안경위상차필름(320)은 예를 들면 일축필름(uniaxial film)을 사용하여 광의 편광상태를 변경한다. 일축필름은 하나의 광학축만을 갖는 비등방성 복굴절 필름으로서, 이러한 일축필름은 광학축의 방향 및 크기에 따라 A-플레이트(plate)과 C-플레이트으로 구분 될 수 있다.
도 3a 및 3b는 각각 양성A-플레이트(+A-plate) 및 음성A-플레이트(-A-plate)을 나타내는 도면이다.
도 3a 및 3b에 도시된 바와 같이, A-플레이트(A-plate)은 y축 방향의 굴절률(ny)과 z축 방향의 굴절률(nz)이 서로 동일(ny = nz)하다. 반면에, x축 방향의 굴절률(nx)은 y축 방향의 굴절률(ny) 및 z축 방향의 굴절률(nz)과 다르다(nx ≠ ny = nz).
도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, x축 방향의 굴절률(nx)이 y축 방향의 굴절률(ny) 보다 크면 양성A-플레이트(+A-plate)이고, x축 방향의 굴절률(nx)이 y축 방향의 굴절률(ny) 보다 작으면 음성A-플레이트(-A-plate)이다.
양성A-플레이트(+A-plate)와 음성A-플레이트(-A-plate)을 수학식1로 나타낼 수 있다.
수학식 1:
양성A-플레이트(+A-plate) : nx > ny = nz
음성A-플레이트(-A-plate) : nx < ny = nz
또한, 보상필름에 의한 위상차는 x축 방향의 굴절률(nx)과, y축 방향의 굴절률(ny) 및 z축 방향의 굴절률(nz)에 의해 결정된다.
위상차와 굴절률(nz, ny, nx)의 관계는 수학식 2로 나타낼 수 있다.
수학식 2:
Re = (nx ny)d
Rth = (nx nz)d
여기에서, Re는 수평방향에서의 위상차값(retardation value)이고, Rth는 두께 방향에서의 위상차값이며, d는 보상필름의 두께이다.
A-플레이트(A-plate)는 예를 들면 시클로올레핀 폴리머필름, 폴리카보네이트필름, UV경화형 수평 또는 수평배향 액정필름, 폴리스티렌수지, 폴리에틸렌테레프틸레이트를 사용 할 수 있다.
본발명의 실시예에서는 A-플레이트(A-plate)를 사용할 수 있다. 여기에서, A-플레이트(A-plate)은, 정분산 또는 역분산 특성을 가질 수 있다.
도 5는 양성A-플레이트(+A-plate)의 정분산 및 역분산의 파장 분산성을 개략적으로 나타낸 그래프이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 양성A-플레이트(+A-plate)이 정분산 특성을 갖는 경우, 파장별 광에 대한 굴절률(n)은 n(450nm) > n(550nm) > n(650nm)이다. 반면에, 역분산 특성을 갖는 경우, 파장별 광에 대한 굴절률(n)은 n(450nm) < n(550nm) < n(650nm)이 된다.
<제 1 실시예>
이하, 도 6 및 도 7을 더욱 참조하여, 본발명의 제 1 실시예에 대해서 보다 상세하게 설명한다.
도 6은 본발명의 제 1 실시예에 따른 편광필름(210)과 패턴드 리타더(220)를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 7은 본발명의 제 1 실시예에 따른 안경편광필름(310)과 안경위상차필름(320)을 개략적으로 도시한 도면이다.
먼저, 편광필름(210)과 안경편광필름(310)의 흡수축에 대해서 설명한다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 편광필름(210)과 안경편광필름(310)의 편광 방향은 서로 수직이다. 구체적으로 설명하면, 편광필름(210)의 흡수축은 수평방향으로 기준으로 할 때 예를 들면 0도의 각도로 배치되고, 안경편광필름(310)의 흡수축은 예를 들면 90도의 각도로 배치된다.
이하, 패턴드 리타더(220)와 안경위상차필름(320)에 사용되는 A-플레이트의 특성을 살펴본다.
패턴드 리타더(220)와 안경위상차필름(320)에 사용되는 A-플레이트의 극성은 서로 반대가 된다.
즉, 패턴드 리타더(220) 및 안경위상차필름(320)의 파장분산성은 서로 반대가 된다.
구체적으로 예를 들면, 패턴드 리타더(220)에 사용되는 A-플레이트가 양성A-플레이트(+A-plate)이라면, 안경위상차필름(320)에 사용되는 A-플레이트는 음성A-플레이트(-A-plate)가 된다.
패턴드 리타더(220)는, 양성A-플레이트(+A-plate)의 정분산 및 역분산의 특성을 행라인 단위로 교대로 가진다.
구체적으로 예를 들면, 좌안 영상이 표시되는 행라인(이하, L행)에 대응되는 패턴드 리타더(220)는 정분산의 특성을 가지고, 우안 영상이 표시되는 행라인(이하, R행)에 대응되는 패턴드 리타더(220)는 역분산의 특성을 가진다.
안경위상차필름(320)은, 음성A-플레이트(-A-plate)의 정분산 및 역분산의 특성을 좌안경과 우안경 중 어느 하나에서 가진다.
또한, 좌안경과 우안경에서 가지는 음성A-플레이트(-A-plate)의 분산의 특성은, 대응되는 패턴드 리타더(220)의 L행과 R행에서 가지는 분산의 특성과 반대로 대응된다.
구체적으로 예를 들면, 좌안 영상을 보는 좌안경의 안경위상차필름(320)이 역분산의 특성을 가진다면, 우안 영상을 보는 우안경의 안경위상차필름(320)은 정분산의 특성을 가지게 된다. 이에 따라, 좌안경과 우안경 각각에서 음성A-플레이트(-A-plate)는 정분산 및 역분산의 특성 중 어느 하나를 가지게 된다.
또한, 패턴드 리타더(220)의 L행에서는 정분산의 특성을 가진다면, 이와 대응되는 좌안경에는 역분산의 특성을 가지게 된다. 그리고, 패턴드 리타더(220)의 R행에서 역분산의 특성을 가진다면, 이와 대응되는 우안경에서는 정분산의 특성을 가지게 된다. 이에 따라, 패턴드 리타더(220)가 L행과 R행에서 가지는 분산의 특성과 편광안경(300)의 안경위상차필름(320)이 좌안경 및 우안경에서 가지는 분산의 특성은 서로 각각 반대로 대응된다.
여기에서, 패턴드 리타더(220)와 안경위상차필름(320)의 정분산의 광흡수축은 수평방향을 기준으로 할 때 예를 들면 45도가 되고, 역분산의 광흡수축은 예를 들면 135도가 된다.
구체적으로, 패턴드 리타더(220)의 좌안 영역의 광흡수축은 수평방향을 기준으로 45도이고, 우안 영역의 광흡수축은 상기 수평방향을 기준으로 135도이다. 또한, 좌안 안경위상차필름(320)의 광흡수축은 상기 수평방향을 기준으로 135도이고, 우안 안경위상차필름(320)의 광흡수축은 상기 수평방향을 기준으로 45도가 된다.
이하, 도 10 및 도 11을 참조하여 본발명의 제 1 실시예에 따른 효과를 설명한다.
도 10은 제 1 실시예에 따른 정면에서의 광경로 시뮬레이션 결과이고, 도 11는 측면에서의 광경로 시뮬레이션 결과이다.
먼저, 포앙카레구(poincare sphere)는, 광의 편광 투과 특성을 직관적으로 파악하기 위한 것으로서, 예를 들면 3차원 공간에서 반지름이 1인 공의 방정식을 직교 좌표로 하는 점들로 구성된다. 이를 이용하여, 기하학적으로 광특성을 해석한다. 즉, 광경로를 통하여 광특성을 해석하게 된다.
포앙카레구의 적도선 위의 모든 점들은 선편광에 대응되고, 북극점은 우 원편광, 남극점은 좌 원편광에 대응된다. 그리고, 북반구의 모든 점들은 우 타원편광, 남반구의 모든 점들은 좌 타원편광에 대응된다.
이하, 본발명의 제 1 실시예에 따른 광경로를 살펴본다.
먼저, 화이트 상태는 액정패널(200)의 L행의 영상이 편광안경(300)의 좌안경을 통과하고, 액정패널(200)의 R행의 영상이 편광안경(300)의 우안경을 통과하는 상태를 말한다.
반면에, 블랙 상태는 액정패널(200)의 L행의 영상이 편광안경(300)의 우안경에 의하여 차단(또는 흡수)되고, 액정패널(200)의 R행의 영상이 편광안경(300)의 좌안경에 의하여 차단(또는 흡수)되는 상태를 말한다.
이때, 적, 녹, 청색 광은 패턴드 리타더(220) 및 안경위상차필름(320)을 통과하여 화이트 또는 블랙 상태를 표현할 때, 적, 녹, 청색 광은 모두 포앙카레구의 한 지점에 위치하게 된다.
구체적으로 설명하면, 화이트 상태는, 도 10의 왼쪽 그림에 도시된 바와 같이, 최초 편광필름(210)을 통과한 후의 빛의 편광 상태(1)는 R, G, B 모두 한점(상POL)에 모여 있다가, 패턴드 리타더(220)를 통과한 후의 빛의 편광 상태(2)는 B, G, R 의 순서로 분산(정분산)된 원편광이 된다. 원편광이 안경위상차필름(320)을 통과한 후의 빛의 편광 상태(3)는 R, G, B의 순서로 분산된(역분산) 선편광이 되어 안경편광필름(310)의 투과축에 대응되는 한 지점에 모여서, R, G, B 모두 안경편광필름(310)을 완전히 통과한다. 따라서, 컬러 쉬프트 발생을 방지할 수 있다.
블랙 상태는, 도 10의 오른쪽 그림에 도시된 바와 같이, 최초 편광필름(210)을 통과한 후의 빛의 편광 상태(1)는 R, G, B 모두 한점(상POL투과축)에 모여 있다가, 패턴드 리타더(220)를 통과한 후의 빛의 편광 상태(2)는, B, G, R 의 순서로 분산(정분산)된 원편광이 된다. 원편광이 안경위상차필름(320)을 통과한 후의 빛의 편광 상태(3)는, R, G, B의 순서로 분산된(정분산) 선편광이 되어 안경편광필름(310)의 흡수축에 대응되는 한 지점에 모여서, R, G, B 모두 안경편광필름(310)을 완전히 통과한다. 따라서, 컬러 쉬프트 발생을 방지할 수 있다.
마찬가지로, 액정패널(200)의 측면에서도 도 11에 도시된 바와 같이 전술한 바와 같은 효과가 있다.
구체적으로 설명하면, 화이트 상태는, 도 11의 왼쪽 그림에 도시된 바와 같이, 최초 편광필름(210)을 통과한 후의 빛의 편광 상태(1)는 R, G, B 모두 한점(상POL)에 모여 있다가, 패턴드 리타더(220)를 통과한 후의 빛의 편광 상태(2)는 B, G, R 의 순서로 분산(정분산)된 원편광이 된다. 원편광이 안경위상차필름(320)을 통과한 후의 빛의 편광 상태(3)는 R, G, B의 순서로 분산된(역분산) 선편광이 되어 안경편광필름(310)의 투과축에 대응되는 한 지점에 모여서, R, G, B 모두 안경편광필름(310)을 완전히 통과한다. 따라서, 컬러 쉬프트 발생을 방지할 수 .
블랙 상태는, 도 11의 오른쪽 그림에 도시된 바와 같이, 최초 편광필름(210)을 통과한 후의 빛의 편광 상태(1)는 R, G, B 모두 한점(상POL투과축)에 모여 있다가, 패턴드 리타더(220)를 통과한 후의 빛의 편광 상태(2)는, B, G, R 의 순서로 분산(정분산)된 원편광이 된다. 원편광이 안경위상차필름(320)을 통과한 후의 빛의 편광 상태(3)는, R, G, B의 순서로 분산된(정분산) 선편광이 되어 안경편광필름(310)의 흡수축에 대응되는 한 지점에 모여서, R, G, B 모두 안경편광필름(310)을 완전히 통과한다. 따라서, 컬러 쉬프트 발생을 방지할 수 있다.
즉, 정면 및 측면 모두에서 적, 녹, 청색 광이 원래 표현하고자 하는 곳에 위치하게 되는 바, 컬러 쉬프트 현상이 개선된다.
또한, 측면에서의 빛샘(light leakage) 현상을 개선할 수 있다.
이는, 패턴드 리타더(220)와 안경위상차필름(320)의 위상차 합이, 레드, 그린, 블루 파장 각각 위상값이 λ/2 되도록 설계를 하였기 때문이다.
이에 따라, 종래 패턴드 리타더와 안경위상차필름을 사용함으로써 발생하는 화이트 및 블랙 상태에서의 컬러 쉬프트 현상과 측면 빛샘 방지 현상을 개선할 수 있다.
<제 2 실시예>
이하, 도 8 및 도 9를 더욱 참조하여, 본발명의 제 2 실시예에 대해서 보다 상세하게 설명한다. 제 1 실시예와 동일하거나 유사한 부분은 설명을 생략한다.
도 8은 본발명의 제 2 실시예에 따른 편광필름(210)과 패턴드 리타더(220)를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 9는 본발명의 제 2 실시예에 따른 안경편광필름(310)과 안경위상차필름(320)을 개략적으로 도시한 도면이다.
먼저, 편광필름(210)과 안경편광필름(310)의 흡수축에 대해서 설명한다.
도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 편광필름(210)과 안경편광필름(310)의 편광 방향은 서로 평행이다. 구체적으로 설명하면, 편광필름(210)의 흡수축이 예를 들면 0도의 각도로 배치되면, 안경편광필름(310)의 흡수축도 예를 들면 0도의 각도로 배치된다.
안경위상차필름(320)은, 음성A-플레이트(-A-plate)의 정분산 및 역분산의 특성을 좌안경과 우안경 중 어느 하나에서 가진다.
또한, 좌안경과 우안경에서 가지는 음성A-플레이트(-A-plate)의 분산의 특성은, 대응되는 패턴드 리타더(220)가 L행과 R행에서 가지는 분산의 특성과 동일하게 대응된다.
구체적으로 예를 들면, 좌안 영상을 보는 좌안경이 정분산의 특성을 가진다면, 우안 영상을 보는 우안경은 역분산의 특성을 가지게 된다. 이에 따라, 좌안경과 우안경 각각에서 음성A-플레이트(-A-plate)의 정분산 및 역분산의 특성 중 어느 하나를 가지게 된다.
또한, 패턴드 리타더(220)의 L행에서는 정분산의 특성을 가진다면, 이와 대응되는 좌안경도 정분산의 특성을 가지게 된다. 그리고, 패턴드 리타더(220)의 R행에서 역분산의 특성을 가진다면, 이와 대응되는 우안경도 역분산의 특성을 가지게 된다. 이에 따라, 패턴드 리타더(220)의 L행과 R행에서 가지는 분산의 특성과 편광안경(300)의 좌안경 및 우안경에서 가지는 분산의 특성은 서로 동일하게 대응된다.
즉, 패턴드 리타더(220)의 좌안 및 우안 영역은 정분산과 역분산의 파장 분산성을 교대로 가지고, 좌안 및 우안 안경위상차필름(320)은 정분산과 역분산의 파장 분산성을 하나씩 가진다.
또한, 좌안 안경위상차필름(320)의 파장 분산성은 패턴드 리타더(220)의 좌안 영역의 파장 분산성과 동일하고, 우안 안경위상차필름(320)의 분산성은 패턴드 리타더(220)의 우안 영역의 파장 분산성과 동일하다.
여기에서, 패턴드 리타더(220)와 안경위상차필름(320)의 정분산의 광흡수축은 수평방향을 기준으로 할 때 예를 들면 45도가 되고, 역분산의 광흡수축은 예를 들면 135도가 된다.
구체적으로, 패턴드 리타더(220)의 좌안 영역의 광흡수축은 수평방향을 기준으로 45도이고, 패턴드 리타더(220)의 우안 영역의 광흡수축은 상기 수평방향을 기준으로 135도이고, 좌안 안경위상차필름(320)의 광흡수축은 상기 수평방향을 기준으로 45도이고, 우안 안경위상차필름(320)의 광흡수축은 상기 수평방향을 기준으로 135도이다.
이하, 도 12 및 도 13을 참조하여 본발명의 제 2 실시예에 따른 효과를 설명한다.
도 12는 제 2 실시예에 따른 정면에서의 광경로 시뮬레이션 결과이고, 도 13은 측면에서의 광경로 시뮬레이션 결과이다.
이하, 본발명의 제 2 실시예에 따른 광경로를 살펴본다.
적, 녹, 청색 광은 패턴드 리타더(220), 안경위상차필름(320) 및 안경편광필름(310)을 통과하여 화이트 또는 블랙 상태를 표현할 때, 적, 녹, 청색 광은 모두 포앙카레구의 화이트 또는 블랙 상태를 나타내는 곳에 위치하게 된다.
구체적으로 설명하면, 화이트 상태는, 도 12의 오른쪽 그림에 도시된 바와 같이, 최초 편광필름(210)을 통과한 후의 빛의 편광 상태(1)는 R, G, B 모두 한점(상POL투과축)에 모여 있다가, 패턴드 리타더(220)를 통과한 후의 빛의 편광 상태(2)는 B, G, R 의 순서로 분산(정분산)된 원편광이 된다. 원편광이 안경위상차필름(320)을 통과한 후의 빛의 편광 상태(3)는 R, G, B의 순서로 분산된(역분산) 선편광이 되어 안경편광필름(310)의 흡수축에 대응되는 한 지점에 모여서, R, G, B 모두 안경편광필름(310)을 완전히 통과한다. 따라서, 컬러 쉬프트 발생을 방지할 수 있다.
블랙 상태는, 도 12의 왼쪽 그림에 도시된 바와 같이, 최초 편광필름(210)을 통과한 후의 빛의 편광 상태(1)는 R, G, B 모두 한점(상POL투과축)에 모여 있다가, 패턴드 리타더(220)를 통과한 후의 빛의 편광 상태(2)는, B, G, R 의 순서로 분산(정분산)된 원편광이 된다. 원편광이 안경위상차필름(320)을 통과한 후의 빛의 편광 상태(3)는, R, G, B의 순서로 분산된(정분산) 선편광이 되어 안경편광필름(310)의 투과축에 대응되는 한 지점에 모여서, R, G, B 모두 안경편광필름(310)을 완전히 통과한다. 따라서, 컬러 쉬프트 발생을 방지할 수 있다.
마찬가지로, 액정패널(200)의 측면에서도 도 13에 도시된 바와 같이 전술한 바와 같은 효과가 있다.
구체적으로 설명하면, 화이트 상태는, 도 13의 오른쪽 그림에 도시된 바와 같이, 최초 편광필름(210)을 통과한 후의 빛의 편광 상태(1)는 R, G, B 모두 한점(상POL)에 모여 있다가, 패턴드 리타더(220)를 통과한 후의 빛의 편광 상태(2)는 B, G, R 의 순서로 분산(정분산)된 원편광이 된다. 원편광이 안경위상차필름(320)을 통과한 후의 빛의 편광 상태(3)는 R, G, B의 순서로 분산된(역분산) 선편광이 되어 안경편광필름(310)의 흡수축에 대응되는 한 지점에 모여서, R, G, B 모두 안경편광필름(310)을 완전히 통과한다. 따라서, 컬러 쉬프트 발생을 방지할 수 있다.
블랙 상태는, 도 13의 왼쪽 그림에 도시된 바와 같이, 최초 편광필름(210)을 통과한 후의 빛의 편광 상태(1)는 R, G, B 모두 한점(상POL투과축)에 모여 있다가, 패턴드 리타더(220)를 통과한 후의 빛의 편광 상태(2)는, B, G, R 의 순서로 분산(정분산)된 원편광이 된다. 원편광이 안경위상차필름(320)을 통과한 후의 빛의 편광 상태(3)는, R, G, B의 순서로 분산된(정분산) 선편광이 되어 안경편광필름(310)의 투과축에 대응되는 한 지점에 모여서, R, G, B 모두 안경편광필름(310)을 완전히 통과한다. 따라서, 컬러 쉬프트 발생을 방지할 수 있다.
즉, 정면 및 측면 모두에서 적, 녹, 청색 광이 원래 표현하고자 하는 곳에 위치하게 되는 바, 컬러 쉬프트 현상이 개선된다.
또한, 측면에서의 빛샘 현상을 개선할 수 있다.
이는, 패턴드 리타더(220)와 안경위상차필름(320)의 위상차 합이, 레드, 그린, 블루 파장 각각 위상값이 λ/2 되도록 설계를 하였기 때문이다.
이에 따라, 종래 패턴드 리타더와 안경위상차필름을 사용함으로써 발생하는 화이트 및 블랙 상태에서의 컬러 쉬프트 현상과 측면 빛샘 방지 현상을 개선할 수 있다.
전술한 본발명의 실시예는 본발명의 일예로서, 본발명의 정신에 포함되는 범위 내에서 자유로운 변형이 가능하다. 따라서, 본발명은, 첨부된 특허청구범위 및 이와 등가되는 범위 내에서의 본발명의 변형을 포함한다.
100 : 액정표시장치 200 : 액정패널
210 : 편광필름 220 : 패턴드 리타더
300 : 편광안경 310 : 안경편광필름
320 : 안경 위상차 필름
+A-plate : 양성A-플레이트 -A-plate : 음성A-플레이트

Claims (8)

  1. 좌안 영상 및 우안 영상을 표시하는 표시패널과;
    상기 표시패널 상부에 형성되는 편광필름과;
    상기 편광필름 상부에 형성되어, 상기 좌안 영상을 제 1 편광상태가 되도록 하는 좌안 영역과, 상기 우안 영상을 제 2 편광상태가 되도록 하는 우안 영역을 포함하는 패턴드 리타더와;
    상기 좌안 영상 및 우안 영상을 선택적으로 통과시키고, 좌안 및 우안 안경위상차필름과, 상기 좌안 및 우안 안경위상차필름에 각각 대응되는 좌안 및 우안 안경편광필름을 포함하는 편광안경을 포함하고,
    상기 패턴드 리타더 및 안경위상차필름의 파장분산성은 서로 반대인
    표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 편광필름 및 안경편광필름의 흡수축은 서로 수직이고,
    상기 패턴드 리타더의상기 좌안 및 우안영역은 정분산과 역분산의 파장 분산성을 교대로 가지고,
    상기 좌안 및 우안 안경위상차필름은 정분산과 역분산의 파장 분산성을 하나씩 가지는
    표시장치.
  3. 제 2 항 있어서,
    상기 패턴드 리타더의 상기 좌안 영역의 광흡수축은 수평방향을 기준으로 45도이고,
    상기 패턴드 리타더의 상기 우안 영역의 광흡수축은 상기 수평방향을 기준으로 135도이고,
    상기 좌안 안경위상차필름의 광흡수축은 상기 수평방향을 기준으로 135도이고,
    상기 우안 안경위상차필름의 광흡수축은 상기 수평방향을 기준으로 45도인
    표시장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 좌안 안경위상차필름의 파장 분산성은 상기 패턴드 리타더의 상기 좌안 영역의 파장 분산성과 반대이고,
    상기 우안 안경위상차필름의 파장 분산성은 상기 패턴드 리타더의 상기우안 영역의 파장 분산성과 반대인표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 편광필름 및 안경편광필름의 흡수축은 서로 평행하고,
    상기 패턴드 리타더의 상기 좌안 및 우안 영역은 정분산과 역분산의 파장 분산성을 교대로 가지고,
    상기 좌안 및 우안 안경위상차필름은 정분산과 역분산의 파장 분산성을 하나씩 가지는
    표시장치.
  6. 제 5 항 있어서,
    상기 패턴드 리타더의 상기 좌안 영역의 광흡수축은 수평방향을 기준으로 45도이고,
    상기 패턴드 리타더의 상기 우안 영역의 광흡수축은 상기 수평방향을 기준으로 135도이고,
    상기 좌안 안경위상차필름의 광흡수축은 상기 수평방향을 기준으로 45도이고,
    상기 우안 안경위상차필름의 광흡수축은 상기 수평방향을 기준으로 135도인
    표시장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 좌안 안경위상차필름의 파장 분산성은 상기 패턴드 리타더의 상기 좌안 영역의 파장 분산성과 동일하고,
    상기 우안 안경위상차필름의 분산성은 상기 패턴드 리타더의 상기우안 영역의 파장 분산성과 동일한
    표시장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 패턴드 리타더의 상기 좌안 및 우안 영역은 양성A-플레이트로 이루어지고,
    상기 좌안 및 우안 안경위상차필름은 음성A-플레이트로 이루어지는
    표시장치.
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